C++：string类（第一章）

hello，各位小伙伴，本篇文章跟大家一起学习《C++：string类》，感谢大家对我上一篇的支持，如有什么问题，还请多多指教 ！
如果本篇文章对你有帮助，还请各位点点赞！！！

话不多说，开始进入正题

🚀什么是string类

C语言中，字符串是以’\0’结尾的一些字符的集合，为了操作方便，C标准库中提供了一些str系列的库函数，但是这些库函数与字符串是分离开的，不太符合OOP的思想，而且底层空间需要用户自己管理，稍不留神可能还会越界访问。
OOP是面向对象编程的意思

所以，C++引入了string类。

1. 字符串是表示字符序列的类
2. 标准的字符串类提供了对此类对象的支持，其接口类似于标准字符容器的接口，但添加了专门用于操作单字节字符字符串的设计特性。
3. string类是使用char(即作为它的字符类型，使用它的默认char_traits和分配器类型(关于模板的更多信息，请参阅basic_string)。
4. string类是basic_string模板类的一个实例，它使用char来实例化basic_string模板类，并用char_traits和allocator作为basic_string的默认参数(根于更多的模板信息请参考basic_string)。
5. 注意，这个类独立于所使用的编码来处理字节:如果用来处理多字节或变长字符(如UTF-8)的序列，这个类的所有成员(如长度或大小)以及它的迭代器，将仍然按照字节(而不是实际编码的字符)来操作。

总结：

1. string是表示字符串的字符串类
2. 该类的接口与常规容器的接口基本相同，再添加了一些专门用来操作string的常规操作。
3. string在底层实际是：basic_string模板类的别名，typedef basic_string<char, char_traits, allocator>string;
4. 不能操作多字节或者变长字符的序列。

在使用string类时，必须包含#include头文件以及using namespace std;

🚀string类对象的构造

本文章讲的string类对象的构造只讲比较常用的构造方法以及一些细节。
如下为string类对象的构造：

1.✈️无参构造

string();

#include<string>
int main()
{
	string s1;
	return 0;
}

此构造为string类的默认构造，构造一个无字符的串(空字符串)：

Constructs an empty string, with a length of zero characters.

2.✈️拷贝构造函数

string (const string& str);

#include<string>
int main()
{
	string s1("hello world");
	string s2(s1);
	
	return 0;
}

Constructs a copy of str.

3.✈️用C-string来构造string类对象

string (const char* s);

#include<string>
int main()
{
	string s1("hello world");
	
	char C_s[] = "hello world";
	string s2(C_s);
	
	return 0;
}

当然，还可以这么写：

string s3 = "hello world";

这里有个隐式类型转换的过程，"hello world"会生成一个string类的临时对象，赋值给s3

string s3 = "hello world";
const string& s4 = "hello world";

因为临时对象具有常性，所以s4需要用const修饰。

复制s所指向的以null结尾的字符序列（C字符串）：

Copies the null-terminated character sequence (C-string) pointed by s.

简单说就是：用一个已有的字符串来初始化。

4.✈️子字符串构造函数

string (const string& str, size_t pos, size_t len = npos);

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

int main()
{
	string s1("hello world");
	string s2(s1, 0, 5);
	cout << s1 << endl;
	cout << s2 << endl;
	return 0;
}

从结果可以猜到，这是string类的部分拷贝初始化：

1. pos就是拷贝的初始位置（在哪个位置开始拷贝）
2. len就是拷贝的长度
3. npos是len的缺省值，其实是-1，由于size_t是无符号整型，也就是42亿左右，那么不难看出，当我们不穿第三个参数（使用len的缺省值），相当于pos位置后面的字符全部拷贝

🚀string类对象的访问及遍历操作

✈️1.string类的迭代器iterator

string 类在 C++ 中提供了多种迭代器类型，包括普通迭代器、常量迭代器、反向迭代器等，可以用来遍历字符串的字符。

1. 普通迭代器 (iterator)：

   • string::iterator 是 string 类的普通迭代器，用于修改字符串内容。
   • 例如：

     std::string str = "Hello";
     for (std::string::iterator it = str.begin(); it != str.end(); ++it) {
         *it = std::toupper(*it); // 将字符转换为大写
     }
     

2. 常量迭代器 (const_iterator)：

   • string::const_iterator 是 string 类的常量迭代器，用于遍历字符串但不能修改其中的字符。
   • 例如：

     std::string str = "Hello";
     for (std::string::const_iterator it = str.begin(); it != str.end(); ++it) {
         std::cout << *it; // 打印字符
     }
     

3. 反向迭代器 (reverse_iterator 和 const_reverse_iterator)：

   • string::reverse_iterator 和 string::const_reverse_iterator 是 string 类的反向迭代器，用于从末尾向前遍历字符串。
   • 例如：

     std::string str = "Hello";
     for (std::string::reverse_iterator rit = str.rbegin(); rit != str.rend(); ++rit) {
         std::cout << *rit; // 从后向前打印字符
     }
     

   • 要注意的是：rit还是++，不是--！！！

这些迭代器类型可以根据需要选择，可以实现对字符串的遍历和修改操作。

✈️2.operator[]

char& operator[] (size_t pos);
const char& operator[] (size_t pos) const;
返回pos位置的字符，const string类对象调用

我们依然可以像字符串数组一样使用[]来访问串内单个字符，如下：

int main()
{
	string s1("hello world");
	for (int i = 0; i < 12; ++i)
	{
		cout << s1[i] << " ";
	}
	return 0;
}

同样，我们也可以对串内单个字符进行修改，如下：

int main()
{
	string s1("hello world");
	for (int i = 0; i < 12; ++i)
	{
		++s1[i];
		cout << s1[i] << " ";
	}
	return 0;
}

小细节：operator[]有assert检查是否越界

If pos is equal to the string length and the string is const-qualified, the function returns a reference to a null character (‘\0’)

✈️3.begin + end

🔥begin

iterator begin();
const_iterator begin() const;

Returns an iterator pointing to the first character of the string.

begin获取第一个字符的迭代器，如下：
c

🔥end

iterator end();
const_iterator end() const;

Returns an iterator pointing to the past-the-end character of the string.

end获取最后一个字符下一个位置的迭代器如下：

int main()
{
	string s1("hello world");
	string::iterator lt1 = s1.end()-1;
	cout << *lt1 << endl;
	return 0;
}

可以与begin一起使用遍历串：

string s1("hello world");
for (string::iterator i = s1.begin(); i < s1.end(); i++)
{
	cout << *i << " ";
}

也可以用auto修饰i，如下：

string s1("hello world");
for (auto i = s1.begin(); i < s1.end(); i++)
{
	cout << *i << " ";
}

✈️4.rbegin + rend

🔥rbegin

reverse_iterator rbegin();
const_reverse_iterator rbegin() const;

Returns a reverse iterator pointing to the last character of the string (i.e., its reverse beginning).

返回一个反向迭代器，该迭代器指向字符串的最后一个字符（即其反向开头）

🔥rend

reverse_iterator rend();
const_reverse_iterator rend() const;

Returns a reverse iterator pointing to the theoretical element preceding the first character of the string(which is considered its reverse end).

返回一个反向迭代器，该迭代器指向字符串第一个字符（被视为其反向端）前面的理论元素。

🔥rbegin + rend结合使用如下：

int main()
{
	string s1("hello world");
	for (auto i = s1.rbegin(); i < s1.rend(); i++)
	{
		cout << *i << " ";
	}
	return 0;
}

✈️5.范围for

直接看代码：

int main()
{
	string s1("hello world");
	for (auto i : s1)
	{
		cout << i << " ";
	}
	return 0;
}

🚀string类对象的容量操作

✈️1.size

size_t size() const;

返回字符串的有效长度，如下：
要注意：size是不计算\0的！！！

int main()
{
	string s1("hello world");
	cout << s1.size() << endl;
	return 0;
}

也有一个作为同样功能的操作，length：

int main()
{
	string s1("hello world");
	cout << s1.length() << endl;
	return 0;
}

但是我们更常用size

✈️2.capacity

返回空间总大小，如下：

int main()
{
	string s1("hello world");
	cout << s1.capacity() << endl;
	return 0;
}

不过，有一点需要注意的是：为什么如上代码的输出结果为15呢？

在这段代码中，s1 是一个 string 对象，它使用字符串 “hello world” 进行初始化。在 C++ 的标准库实现中，string 类通常会使用动态内存分配来存储字符串内容。capacity() 方法返回的是当前 string 对象分配的内存空间大小，而不是字符串的实际长度。这是为了避免每次添加字符时都要重新分配内存，提高性能。

对于 “hello world” 这个字符串，实际长度为 11（包括空格），但 string 类一般会预留额外的空间以容纳未来的扩展，以减少频繁的内存分配。因此，当你查询 capacity() 时，得到的值可能会大于字符串的实际长度。在这种情况下，15 表示 string 对象当前分配的内存空间大小，而不是字符串的实际长度。

如图所示：

可以看到hello world存放于_Buf里，但是，当s1超过15个有效字符时，如下：

int main()
{
	string s1("hello world xxxxxx");
	cout << s1.capacity() << endl;
	return 0;
}

可以看到hello world xxxxxx存放于Ptr里，其实就是存放在堆上

✈️3.empty

bool empty() const;

Returns whether the string is empty (i.e. whether its length is 0)

检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false，如下：

int main()
{
	string s1("hello world");
	cout << s1.empty() << endl;
	return 0;
}

✈️4.clear

void clear();

Erases the contents of the string, which becomes an empty string (with a length of 0 characters).

擦除字符串的内容，该字符串将变为空字符串（长度为0个字符），如下：

int main()
{
	string s1("hello world");
	cout << s1 << endl;
	s1.clear();
	cout << s1 << endl;
	return 0;
}

要注意：clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。

你学会了吗？
好啦，本章对于《C++：string类（第一章）》的学习就先到这里，如果有什么问题，还请指教指教，希望本篇文章能够对你有所帮助，我们下一篇见！！！

如你喜欢，点点赞就是对我的支持，感谢感谢！！！